弾性・流れとの連成を考慮した伝熱場の形状最適化に関する基礎的研究

考虑弹性与流动耦合的传热场形状优化基础研究

基本信息

  • 批准号:
    15760141
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

弾性体、熱伝導場あるいは流れ場などの連続体形状を設計対象にした形状最適化問題は、機械構造物を設計する上で重要な問題である。これまでに筆者は、弾性場、熱伝導場、粘性流れ場などの形状決定問題に対して、数値解析法を提案しその手法の有効性を示してきた。これまでの研究対象は、いずれも弾性・伝熱・流れ場が連成しない基本的な問題に対する検討であった。本研究では、これらの形状最適化の研究を、初めて達成を考慮した問題に拡張を試みた。本年度は、次の伝熱と弾性を連成させた熱弾性場、粘性流れ場と熱伝達場を達成させた強制熱対流場の問題に対して検討した。(1)熱弾性場において変位分布を規定する形状同定熱弾性場の部分境界において、実際の熱変位分布が目標とする変位分布に一致するように形状を決定する形状同定問題の解法について検討した。本課題は平成15年度からの継続研究であり、今年度は(a)熱流束境界の考慮、(b)熱伝達境界の考慮、(c)熱伝導率の方向依存性や温度依存性の考慮など、解析プログラムの拡張を行い、解析例から提示した解法の妥当性を確認した。(2)熱弾性場の熱応力最小化を目的とする形状決定本課題は今年度の新規課題であり、熱弾性場において熱応力の最大値を最小化させる問題を定式化し、随伴変数法を使用して形状修正のための感度関数を理論的に導出した。導出した感度関数を用いた解析アルゴリズムを提案し、プログラム開発を行い、簡単な解析例から提示した解法の妥当性を示した。(3)強制熱対流場において温度分布を規定する形状同定上述(1)の熱弾性場問題と同様に、熱対流場の部分領域における温度分布が目標とする分布に一致するように形状を決定する形状同定問題について検討した。本課題は昨年度からの継続研究であり、今年度は(a)熱流束境界の考慮、(b)熱伝達境界の考慮などの拡張を試み、簡単な解析例から提示した解法の妥当性を確認した。
用于设计连续体形状(例如弹性体、热传导场或流场)的形状优化问题是机械结构设计中的重要问题。至此,作者针对弹性场、热传导场、粘性流场等形状确定问题提出了数值分析方法,并证明了该方法的有效性。迄今为止,我的所有研究都集中在弹性、传热和流场不耦合的基本问题上。在这项研究中,我们尝试将这些形状优化研究扩展到首次考虑成就的问题。今年,我们研究了耦合传热和弹性的热弹性场、实现粘性流场的强制热对流场以及传热场的问题。 (1) 定义热弹性场中的位移分布的形状识别我们研究了一种解决形状识别问题的方法,其中确定形状以使实际热位移分布与热弹性场部分边界处的目标位移分布相匹配.该课题自2003年以来一直是研究的延续,今年的研究将包括(a)热通量边界的考虑,(b)传热边界的考虑,以及(c)热导率的方向依赖性和温度依赖性的考虑。我们扩展了分析程序,并使用分析示例证实了所提出的解决方案的有效性。 (2)以最小化热弹性场中的热应力为目的的形状确定该问题是今年的新主题,涉及制定最小化热弹性场中的热应力最大值的问题,并应用伴随变量法利用这一点,从理论上推导了形状修改的灵敏度函数。我们提出了一种使用导出的灵敏度函数的分析算法,开发了一个程序,并使用一个简单的分析示例证明了所提出的解决方案的有效性。 (3) 确定强制热对流场中温度分布的形状 与上述 (1) 中的热弹性场问题类似,确定形状以使热对流场部分区域的温度分布与我们研究了形状识别问题。该项目是去年研究的延续,今年我们将尝试将其扩展为包括(a)热通量边界的考虑,(b)传热边界的考虑,并从以下方面验证所提出的解决方法的有效性一个简单的分析例子就做到了。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
高井英史, 片峯英次: "熱弾性場の形状最適化解析"日本機械学会東海学生会第35回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集. 53 (2004)
高井英二、片峰英二:《热弹性场的形状优化分析》日本机械工程学会东海学生会第35届毕业研究发表演讲预印本集53(2004)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
粘性流れ場における形状同定問題の解法
粘性流场形状识别问题的解决
熱変形分布を規定する熱弾性場の形状同定問題の解法
定义热变形分布的热弹性场形状识别问题的解决方案
Solution of shape identification problem on thermoelastic solids with desired distribution of thermal deformation
具有所需热变形分布的热弹性固体的形状识别问题的解决方案
Solution of shape identification problem on thermoelastic solids
热弹性固体形状识别问题的解决
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